《2025年高分突破课时达标讲练测九年级物理全一册沪科版》

1.(2024·重庆B卷)小超同学利用图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压恒定,有5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器标有“10Ω 1 A”字样。

(1)请用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整。
(2)连接电路前发现电压表指针如图乙所示,则需要对电压表______。连接电路时开关应______,将滑动变阻器的滑片P移至______端。
(3)电路连接完成后,闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,可能是定值电阻发生了______。
(4)排除故障后,当接入5Ω的定值电阻,调节滑片P使电压表示数达到所要控制的电压$U_1$时,电流表指针如图丙所示,其示数为______A。更换为10Ω的电阻继续实验,发现滑动变阻器调到最大阻值时才能使电压表示数达到$U_1,$则电源电压为______V。
(5)当更换为20Ω的电阻时,为了顺利完成实验,需要换用最大阻值至少为______Ω的滑动变阻器。
（1）图略（将电压表负接线柱与定值电阻$R$左接线柱相连，滑动变阻器$B$接线柱与定值电阻$R$右接线柱相连）
（2）调零；断开；$B$
（3）断路
（4）0.4；4
（5）20

答案： 【解析】：
本题主要考查了探究电流与电阻的关系实验，涉及电路连接、电表的使用、故障分析、欧姆定律的应用以及滑动变阻器规格的选择等知识点。
（1）在探究电流与电阻的关系实验中，需要将电压表并联在定值电阻两端，电流表串联在电路中，滑动变阻器“一上一下”接入电路。
（2）连接电路前，若电压表指针未指在零刻度线上，需要对电压表进行调零。连接电路时，为保护电路，开关应断开，将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处。
（3）电路连接完成后，闭合开关，电流表无示数，说明电路可能断路，电压表有示数，说明电压表与电源两极连通，则可能是定值电阻发生了断路。
（4）根据电流表的量程和分度值读出电流表示数；根据串联电路的特点和欧姆定律求出电源电压。
（5）根据串联电路的分压特点求出滑动变阻器接入电路的最大阻值。
【答案】：
（1）图略（将电压表负接线柱与定值电阻$R$左接线柱相连，滑动变阻器$B$接线柱与定值电阻$R$右接线柱相连）
（2）调零；断开；$B$
（3）断路
（4）由图丙可知，电流表量程为$0\sim0.6A$，分度值为$0.02A$，其示数为$0.4A$。
当接入$5\Omega$的定值电阻时，$U_1 = I_1R_1 = 0.4A×5\Omega = 2V$。
更换为$10\Omega$的电阻继续实验，滑动变阻器调到最大阻值$R_{滑}=10\Omega$时，电压表示数达到$U_1 = 2V$，此时电路中的电流$I_2=\frac{U_1}{R_2}=\frac{2V}{10\Omega}=0.2A$。
根据串联电路电压特点，电源电压$U = U_1 + U_{滑}=2V + I_2R_{滑}=2V + 0.2A×10\Omega = 4V$。
（5）当更换为$20\Omega$的电阻时，要保持定值电阻两端电压$U_1 = 2V$不变，则滑动变阻器两端电压$U_{滑}' = U - U_1 = 4V - 2V = 2V$。
根据串联电路的分压特点$\frac{U_1}{U_{滑}'}=\frac{R}{R_{滑}'}$，可得$\frac{2V}{2V}=\frac{20\Omega}{R_{滑}'}$，解得$R_{滑}' = 20\Omega$，所以需要换用最大阻值至少为$20\Omega$的滑动变阻器。
故答案依次为：（1）图略；（2）调零；断开；$B$；（3）断路；（4）$0.4$；$4$；（5）$20$。

2.在“探究电流与电阻的关系”实验中,现有器材如下:电源(电压为4.5 V),四个定值电阻$R_1(5Ω)、$$R_2(10Ω)、$$R_3(15Ω)、$$R_4(20Ω),$标有“×Ω 1 A”的滑动变阻器(阻值模糊不清),电压表(可用量程:0~3 V、0~15 V),电流表(可用量程:0~0.6 A),导线,开关。

(1)设计并正确连接如图甲所示的电路,把定值电阻$R_1$接入图甲中的A、B两点之间,将滑动变阻器的滑片移到最右端,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2 V时,电流表的示数应为0.4A。
(2)分别用定值电阻$R_2、$$R_3、$$R_4$替换$R_1,$重复(1)的实验步骤,根据所得的四次实验数据绘制出I-R图像,如图乙所示。由图像可得出的结论是:在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(3)当使用定值电阻$R_4$进行实验,刚一闭合开关时,就发现电压表示数恰好为2 V,为了用以上四个定值电阻完成实验且确保电路安全,应控制A、B两点之间的电压在2.5~3V范围内,滑动变阻器的取值范围为2.5~10Ω。

答案：
(1)右；0.4
(2)反比
(3)2.5；3；2.5；10

3.在“测量小灯泡电阻”的实验中,小超选用以下器材:额定电压(即正常工作时的电压)为2.5 V的小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器(50Ω 0.5 A)、可调节学生电源、开关各一个,导线若干,设计如图甲所示的电路。

(1)本实验的实验原理是$R=\frac{U}{I}$。
(2)请你用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整。要求:滑动变阻器滑片P向右滑动时小灯泡变亮。
将滑动变阻器的右下接线柱与小灯泡右接线柱相连（图略）
(3)小超连接电路后,闭合开关S,发现:小灯泡不亮,但电流表有示数,电压表无示数,则电路的故障原因可能是小灯泡短路。
(4)小超同学排除故障后,再闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制出如图乙所示的I-U关系图像,由图像可知:
①小灯泡正常工作时的电阻为12.5Ω。
②当小灯泡两端电压增大时,小灯泡阻值增大(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)小超按同一电路连接好最后一根导线,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭,检查后发现连线正确,请你找出他在实验中两个操作不当之处:
①连接电路时开关没有断开;
②滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处;
(6)为探究“电压一定时,电流与电阻的关系”,小超将小灯泡依次换为5Ω、10Ω、15Ω和25Ω的定值电阻,若他想四次实验中控制电压表的示数为2.5 V不变,则电源电压的选取范围是3~7.5V。

答案： 【解析】：
本题主要考查测量小灯泡电阻的实验，涉及实验原理、电路连接、故障分析、电阻计算、实验操作注意事项以及控制变量法在探究电流与电阻关系中的应用。
（1）测量小灯泡电阻的实验原理是欧姆定律的变形公式$R = \frac{U}{I}$，通过测量小灯泡两端的电压$U$和通过的电流$I$，进而算出电阻$R$。
（2）滑动变阻器滑片$P$向右滑动时小灯泡变亮，说明滑动变阻器接入电路的电阻变小，所以应将滑动变阻器的右下接线柱接入电路。
（3）闭合开关$S$，电流表有示数，说明电路是通路；小灯泡不亮且电压表无示数，可能是小灯泡短路，此时电压表被短路，示数为$0$。
（4）①由图像可知，当小灯泡两端电压为$2.5V$时，通过小灯泡的电流为$0.2A$，根据$R = \frac{U}{I}$可得，小灯泡正常工作时的电阻$R=\frac{2.5V}{0.2A}=12.5\Omega$。
②由图像可知，随着小灯泡两端电压增大，通过小灯泡的电流也增大，但电流增大的幅度小于电压增大的幅度，根据$R = \frac{U}{I}$可知，小灯泡阻值增大。这是因为随着电压增大，小灯泡的实际功率增大，温度升高，电阻变大。
（5）连接好最后一根导线，灯泡立即发光，说明连接电路时开关没有断开；灯泡发出明亮耀眼的光并很快熄灭，说明电路中电流过大，滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处。
（6）探究“电压一定时，电流与电阻的关系”时，要控制电阻两端电压不变。当接入$25\Omega$的定值电阻时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，为$50\Omega$。
根据串联电路分压规律$\frac{U_{R}}{U_{滑}}=\frac{R}{R_{滑}}$，设电源电压为$U$，定值电阻两端电压$U_{R}=2.5V$，则滑动变阻器两端电压$U_{滑}=U - U_{R}=U - 2.5V$，可得$\frac{2.5V}{U - 2.5V}=\frac{25\Omega}{50\Omega}$，解得$U = 7.5V$。
当接入$5\Omega$的定值电阻时，滑动变阻器接入电路的电阻最小，此时电路中电流最大，滑动变阻器两端电压最小。
为保证滑动变阻器安全，电路中最大电流为$0.5A$，则定值电阻两端最大电压$U_{R}=I_{max}R_{min}=0.5A×5\Omega = 2.5V$，滑动变阻器两端最小电压$U_{滑min}=I_{max}R_{滑min}=0.5A×0\Omega = 0V$（实际滑动变阻器有一定电阻，这里取极限情况），电源电压最小为$2.5V + 0V = 2.5V$，但考虑到滑动变阻器有一定阻值，所以电源电压最小应大于$2.5V$，这里取$3V$。
【答案】：
（1）$R=\frac{U}{I}$；
（2）将滑动变阻器的右下接线柱与小灯泡右接线柱相连（图略）；
（3）小灯泡短路；
（4）①$12.5$；②增大；
（5）①连接电路时开关没有断开；②滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处；
（6）$3$；$7.5$。